隧道不良地质段地段施工技术

一、不良和特殊地质地段的概念

(一)不良地质地段

不良地质：是指滑坡、崩塌、岩堆、偏压地层、岩溶、高应力、高强度地层、松散地层、软土地段等不利于隧道工程稳定的不良地质环境。

不良地质地段的变异条件是非常复杂的。设计文件提供的地质资料，施工前所制定的施工方法和防范措施及对策，不可能自始至终完全符合实际情况，因此，在施工全过程中，应经常观察地层与地质条件的变化，勤检查支护与衬砌的受力状态，及时排险，防止突然事故的发生。

(二)特殊地质地段

特殊地质地段是指膨胀地层，软弱黄土地层，含水未固结围岩，溶洞，断层，岩爆，流沙等地段以及瓦斯溢出地层等。

黄土的冲沟

溶洞

特殊地质地段隧道，由于岩层的地质成因复杂，地质条件具有突变性，事故具有突发性，对隧道施工的危害性极大，如果仅靠常规的隧道施工技术和施工方法是很难克服殊地质地段进行隧道施工时，除了应遵守一般技术要求外，还应采取针对性较强的辅助方法施工。在开挖、支护衬砌施工中，由于各种因素的影响可能会发生土石坍塌，坑道受压支撑被压坏，衬砌结构断裂和各种特殊施工难题，严重影响施工进度、安全和工程质量。瓦斯溢出地层，更严重地威胁着隧道施工安全。

不良和特殊地质地段的工程问题，虽然有的是在勘察阶段就已经查明的，在施工阶段采取相应的对策，但有的则是在施工阶段才发现的，使施工处于十分被动的局面。因此，掌握在不良和特殊地质段隧道施工时应注意的问题和处理方法是十分必要的。

隧道现场围岩及支护结构变形监控量测，以及反馈用于修改设计支护参数，指导施工，对隧道建筑构造物来说，具有重要作用和积极的意义，效果也是十分显著的。不良地质和特殊地质地段隧道围岩变形大，变化快、事故具有突发性的特点，因此，积极采取现场围岩变形量测，及时了解变形量，变形时间及空间变化规律是非常有益的。这样，施工开挖与支护衬砌就有了较充分的科学依据，可以减少施工中人为主观因素的影响等。

二、施工风险

从工程实际发生的情况来看，不良和特殊地质隧道施工主要存在以下风险：

围岩失稳、坍塌 (大塌方或小塌方)隧道支护变形衬砌结构断裂严重影响施工进度瓦斯地层会威胁施工安全

岩爆现场

三、不良和特殊地质地段隧道施工的一般规定

施工前要认真研究分析过程及水文地质资料，结合现场实际情况，作出风险评估，制定完整的施工技术方案，并结合专项应急救援预案。

宜积极采用岩土控制变形分析法施工技术。

支护及时封闭：仰拱距开挖工作面距离宜控制在40m以内，洞口段、浅埋段、断层破碎带，二次衬砌应及时施作。

施工中发送地质灾害时应立即启动应急救援预案。

根据超前地质预报和监控量测结果及时调整施工方案。

四、不良地质地段隧道施工原则

(一)施工方法选择

原则：“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测、稳步前进”为指导原则。

选择隧道施工方法(包括开挖及支护)时，应以安全及工程质量为前提，综合考虑隧道工程地质及水文地质条件，断面形式、尺寸、埋置深度，施工机械装备，工期要求，经济和技术的可行性论证等因素而确定。同时应考虑围岩变化时施工方法的适应性及变更的可能性，以免因施工方法或技术措施不妥造成施工失误导致施工事故，延误施工进度和增加投资。

（二）不良和特殊地质地段，加强监控和量测工作

采用新奥法施工的隧道，为掌握施工中围岩和支护的力学动态及稳定程度，以及确定施工工序，保证施工安全及工程质量，应实施现场量测，充分利用监控量测指导施工。

对软岩浅埋地段隧道，须进行地表下沉观测，以及对开挖面的地质素描及对围岩和支护的应力、应变测试等，这些对及时预报洞体稳定程度和力学动态，及时修正支护设计参数和改变施工方法，采取针对性技术措施都是十分重要的。

（三）使用锚喷技术注意事项

特殊地质地段隧道，除大面积淋水地段、流沙地段外。均可采用锚喷支护施工。施工时应符合下列要求:

1.当开挖工作面自稳性很差，难以开挖成型时，在清除危石后，应尽快在开挖面上喷射厚度不小于5cm的混凝土护面，必要时，可在开挖轮廓线处和开挖面上打超前锚杆，其长度宜大于开挖进尺的3倍。

2.当锚杆支护完成后，仍不能提供足够的支护能力时，应及时设置钢架支撑加强支护。

另外，隧道穿过未胶结松散地层和严寒地区冻胀地层等，施工时应采取相应的措施，如先护后挖，密闭支撑、边开挖边封闭的办法。

（四）采用临时支护时注意事项

不宜采用锚喷支护的特殊地质地段，应用构件支撑作临时支护，并应符合下列要求:

1.支撑要有足够的强度和刚度，能承受开挖后的围岩压力。构件支撑基础应铺设垫板。当支撑出现变形、断裂时，应立即加固或部分撒换，以确保安全和工程质量；

2.围岩出现底部压力，产生底鼓现象或可能产生沉陷时，应加设底梁；

3.当围岩极为松软破碎时，必须先护后挖，暴露面应采用支撑封闭严密；

4.根据现场条件，可结合管棚或超前锚杆等支护，形成联合支撑；

5.构件支撑作业应迅速、及时，以充分发挥构件支撑的作用。

（五）选用掘进方法时注意事项

特殊地质地段隧道施工时，不宜采用全断面开挖。无论是采用钻爆开挖法、机械开挖法或人工和机械混合开挖法，应视地质环境，工程质量和安全等条件合理选用。如选用钻爆法施工时，采用光面爆破和预裂爆破技术，能使开挖轮廓线符合设计要求及减少对围岩的扰动破坏。

爆破应严格按照钻爆设计进行施工，而钻爆设计时，应严格控制炮眼数量、深度和装药量。如遇到地质变化，应及时修改完善设计和改变施工方法，采用相应的辅助施工方法。

（六）掘进时遇有围岩压力过大注意事项

围岩压力过大，支撑下沉可能侵入衬砌设计断面时，必须挑顶，并按以下方法处理:

1.拱部扩挖前发现顶部下沉，应先挑后扩；

2.当扩挖后发现顶部下沉，应立好拱架和模板，先灌筑满足设计断面部分的拱圈，待混凝上达到所需设计强度并加强拱架支撑后，再行挑顶灌筑其余部分；

3.挑顶作业(即将隧道顶部提高)，宜先护后挖，暴露面应用支撑封闭严密。

（七）遇有松散、自稳差的围岩，掘进时注意事项

对于极松散的未固结围岩、自稳性极差的围岩，当采用先支护后挖法施工时，仍不能开挖成型时，宜先用压注水泥砂浆或化学浆液加固围岩的方法，以达到提高围岩自稳性的目的。

（八）衬砌出现开裂或下沉时注意事项

特殊地质地段隧道衬砌，为防止围岩松胀，岩石压力作用在衬砌结构上，致使衬砌出现开裂，下沉等不良现象，采用模筑衬砌施工时，除应遵守《公路隧道施工技术规定》(JTG F60—2009)的有关规定施工外，并应注意下列要求:

1.当拱脚、墙基松散时，灌筑混凝土前应排净基底积水，并采取措施加固基底；

2.衬砌混凝上应采用提高标号及掺速凝剂、早强剂或用早强水泥等，以达到提高衬砌的早期承载能力；

3.仰拱施工，应在边墙完成后抓紧进行，或根据需要在初期支护完成后立即施作仰拱，使衬砌结构尽快封闭，构成环形以改善受力状态，确保衬砌结构的长期稳定坚固。

（九）特殊地质地段隧道施工方案，应由设计，施工主管技术负责人共同研究确定。

在监控、量测过程中，发现设计与实际情况不符合时，或地质变异时，施工单位应会同有关方面，如设计、监理。